WO2005029011A1 - Weighing system according to the principle of electromagnetic energy compensation - Google Patents

Weighing system according to the principle of electromagnetic energy compensation Download PDF

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WO2005029011A1
WO2005029011A1 PCT/EP2004/009137 EP2004009137W WO2005029011A1 WO 2005029011 A1 WO2005029011 A1 WO 2005029011A1 EP 2004009137 W EP2004009137 W EP 2004009137W WO 2005029011 A1 WO2005029011 A1 WO 2005029011A1
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WO
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counterweight
coil
weighing system
transmission lever
shielding cover
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PCT/EP2004/009137
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German (de)
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Inventor
Michael Müller
Ulrich Bajohr
Michael Domhardt
Original Assignee
Sartorius Ag
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G7/00—Weighing apparatus wherein the balancing is effected by magnetic, electromagnetic, or electrostatic action, or by means not provided for in the preceding groups
    • G01G7/02—Weighing apparatus wherein the balancing is effected by magnetic, electromagnetic, or electrostatic action, or by means not provided for in the preceding groups by electromagnetic action
    • G01G7/04—Weighing apparatus wherein the balancing is effected by magnetic, electromagnetic, or electrostatic action, or by means not provided for in the preceding groups by electromagnetic action with means for regulating the current to solenoids
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S482/00—Exercise devices
    • Y10S482/903—Utilizing electromagnetic force resistance

Definitions

  • the invention relates to a weighing system based on the principle of electromagnetic force compensation with a permanent magnet system, which has an air gap and a shielding cover, with a coil in the air gap of the permanent magnet system for generating the load-dependent counterforce, with a transmission lever, to the longer lever arm of which the coil is attached and on the shorter lever arm the weight force transmitted by the load receiver acts directly or stepped down by further levers, with a position sensor which detects the position of the transmission lever and is arranged in the vicinity of the coil, and with a control amplifier for regulating the current through the coil.
  • At least one vertical support is connected to the transmission lever in the vicinity of the coil and the position sensor, which projects through at least one opening in the shielding cover, and in that a counterweight is arranged on this support or these supports just above the shielding cover is.
  • This arrangement of the counterweight above the coil and the position sensor means that the vibration node generated by the relatively large mass of the counterweight lies at the location of the coil, so that changing coil forces cannot have a vibration-stimulating effect.
  • the position sensor also lies at least approximately in this vibration node, so that any small vibration amplitudes that are excited by other causes do not have any effect on the position sensor and thus not on the control circuit and not on the determination of the weighing result.
  • the vertical support (s) enables the counterweight to be coupled very stiffly in the vertical direction to the transmission lever, the spool and the position sensor, so that no additional low-frequency vibrations can occur.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a first embodiment of the weighing system
  • FIG. 2 shows a side view of a second embodiment of the weighing system (partially cut)
  • FIG. 3 shows the parts of the weighing system that are essential to the invention in section
  • FIG. 4 shows a variant of FIG. 3.
  • the weighing system in FIG. 1 consists of a system carrier 1 fixed to the housing, to which a load receiver 2 is fastened in a vertical direction by means of two links 4 and 5 with the articulation points 6.
  • the load receiver 2 carries in its upper part the load tray 3 for receiving the goods to be weighed and transmits the weight corresponding to the mass of the goods to be weighed via a coupling element 11 to the shorter lever arm of the transmission lever 7.
  • the transmission lever 7 is supported on the system carrier 1 by spring joints 8.
  • a coil 13 is attached to the longer lever arm of the transmission lever 7.
  • the coil 13 is located in the air gap of a permanent magnet system 14 and generates the load-dependent counterforce.
  • the magnitude of the current through the coil 13 is regulated in a known manner by the optical position sensor 20, 21, 22 and the control amplifier 16 in such a way that there is a balance between the weight of the goods to be weighed and the electromagnetically generated counterforce.
  • the electrical connection to the coil 13 is only indicated schematically in FIG. 1.
  • the current through the coil 13 generates a measuring voltage at the measuring resistor 15, which is fed to an analog / digital converter 17.
  • the digitized result is taken over by a digital signal processing unit 18 and displayed digitally in the display 19.
  • the optical position sensor consists of a radiation transmitter 20, the power supply of which has been omitted for the sake of clarity, the radiation receiver 22, the connection 23 of which to the control amplifier 16 is only indicated, and the slit diaphragm 21.
  • the radiation transmitter 20 and the radiation receiver 22 are on the shielding cover 12 of the permanent magnet system 14 attached.
  • the slit diaphragm 21 is attached to the transmission lever 7.
  • the slit diaphragm 21 is located approximately in the Axis of the coil 13 on the opposite side of the transmission lever 7. -
  • the parts of the position sensor described above are generally known in cooperation with the control amplifier and the coil for weighing systems according to the principle of electromagnetic force compensation, so that a detailed explanation can be omitted.
  • the weighing system according to the invention now additionally has two vertical supports 25 which are fastened to the longer lever arm of the transmission lever 7 and project upwards through two openings 27 in the screening cover 12.
  • a counterweight 26 is then attached to the upper end of the supports 25.
  • the mass of this counterweight is generally dimensioned such that the counterweight 26 and the coil 13 of the weighing pan 3 (including the structures attached to it) and the load receiver 2 mechanically maintain the equilibrium, so that the current through the coil 13 is zero or close without load is zero.
  • the coil, position sensor and counterweight form a compact and very stable unit and together produce an oscillation node. This minimizes the excitation of spurious vibrations in dynamic weighing operation and the effects of spurious vibrations.
  • the use of two supports 25 for fastening the counterweight 26 has the advantage that the bending stiffness of the transmission lever 7 in the rear area is increased by the bending stiffness of the counterweight. This shifts the natural frequencies of the transmission lever towards higher frequencies, which also improves the dynamic behavior of the weighing system.
  • the counterweight 26 advantageously has the shape of a flat disc. It adapts to the shape of the shielding cover 12 and the additional space requirement is small. In addition, the thermal contact to the shielding cover and the permanent magnet system is relatively good, so that temperature differences are largely avoided. -
  • the material of the counterweight 26 should advantageously be non-magnetic, so that the small residual magnetic field still present despite the shielding cover does not exert any forces on the counterweight.
  • the material of the counterweight and also the supports 25 selected the same material from which the transmission lever 7 is made. This avoids tension at changing ambient temperatures.
  • a second embodiment of the weighing system is shown in side view in FIG. 2, the area of the permanent magnet system being shown in section.
  • a load receiver 52 can be seen, which is connected to an area 51 fixed to the housing via an upper link 54 and a lower link 55 in the form of a parallel guide.
  • the articulation points of the handlebars are denoted by 56.
  • a conveyor belt 53 is attached to the load receiver 52, the type of attachment being indicated only very schematically.
  • the weight of the goods to be weighed is transmitted from a projection 80 of the load receiver 52 to a lever 82 via a vertical force transmission element 61.
  • the lever 82 is mounted with a thin point 81 on a projection 84 of the area 51 fixed to the housing.
  • the lever 82 is an angle lever.
  • the magnet system 64 again has a shielding cover 62, which carries on its underside the only indicated light-emitting diode 70 and the photodiodes 72 of the position sensor.
  • the slit diaphragm 71 attached to the transmission lever 57 is also only hinted at.
  • a vertical support 75 is attached to the longer lever arm of the transmission lever 57 and protrudes through an opening 77 in the shielding cover and carries the counterweight 76.
  • the support 75 is plate-shaped to achieve a sufficiently rigid coupling of the counterweight to the transmission lever - especially against vertical dynamic forces.
  • the support extends as far as possible to the center of gravity of the counterweight or to the axis of the coil 63 or to the position sensor 70/71/72 (center of gravity of the Counterweight, coil axis and position sensor are at least approximately on a vertical line).
  • FIG. 3 shows the parts of the weighing system that are essential to the invention using the example of the configuration with two supports on an enlarged scale.
  • the supports 95 have at their lower end a shoulder and a threaded pin 99 with which they are screwed into a threaded hole in the transmission lever 97.
  • the supports 95 have a vertical blind hole with an internal thread.
  • the counterweight 96 is then screwed onto the supports by screws 90.
  • the permanent magnet system 94 has a circumferential collar 104 on its outer upper edge, to the top of which the shielding cover 92 is fastened.
  • the collar 104 has openings for the passage of the transmission lever 97.
  • the shielding cover 92 has openings 91 for the contact-free passage of the supports 95. From the position sensor, one can only see the fastening block 105 for the light-emitting diode 10O and the slit diaphragm 101.
  • the fastening block 105 is fastened to the circumferential collar 104, the slit diaphragm 101 to the transmission lever 97.
  • the counterweight 96 is detachably connected to the supports 95 by means of the screws 90, it can be easily replaced and adapted to different preloads on the load receiver of the weighing system.
  • FIG. 4 Another possibility of adapting the size of the counterweight is shown in FIG. 4.
  • the counterweight 106 is subdivided into several partial counterweights 106 ', 106 "and 106'":
  • the first, lowest partial counterweight 106 ' is screwed directly onto the supports 95 with the screws 110.
  • the further partial counterweights 106 "and 106 '" are then connected to the first partial counterweight 106' by means of the central screw 111.
  • This division into partial counterweights has the advantage of greater flexibility: For example, with three further partial counterweights in the grading 1: 2: 4 a range from one to seven are covered in one gradation.
  • a larger area can be covered with one type of partial counterweights by screwing on different numbers of other partial counterweights (as shown in FIG. 4).
  • the other partial counterweights can, for. B. be made of a higher density material to save space. Due to the one-point fastening, the thermal expansion of the other partial counterweights does not affect the weighing system. And also in the geometric design of the other partial counterweights, one is very much freer and can, for example, in confined spaces above the permanent magnet system. B. use a wide, dumbbell-shaped part counterweight or a wide U-shaped and can thereby adjust the height of the center of gravity of the counterweight to the needs.
  • the solution according to the invention can also be used in weighing systems with other lever mechanisms, for example in the weighing systems known from DE 199 23 208 Cl with two further levers.

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Abstract

The invention relates to a weighing system according to the principle of electromagnetic energy compensation, comprising: a permanent magnet system (14) having an air gap and a shielding cover (12); a coil (13) located inside the air gap of the permanent magnet system; a transmission lever (7) to whose longer lever arm the coil is attached, and upon whose shorter lever arm the weight transferred by the load receptor acts; a position sensor (20, 21, 22), which detects the position of the transmission lever and which is situated in the vicinity of the coil, and; comprising a control amplifier (16) for controlling the current passing through the coil. The invention provides that at least one vertical support (25) is connected to the transmission lever in the vicinity of the coil and of the position sensor and projects through an opening (27) in the shielding cover, and provides that a counterweight (26) is placed on this/these support(s) closely above the shielding cover. This results in an oscillation-optimal arrangement that permits rapid weighings even in the event of dead loads.

Description

Wägesystem nach dem Prinzip der elektromagnetischen KraftkompensationWeighing system based on the principle of electromagnetic force compensation
Beschreibung:Description:
Die Erfindung bezieht sich auf ein Wägesystem nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation mit einem Permanentmagnetsystem, das einen Luftspalt und einen Abschirmdeckel aufweist, mit einer Spule im Luftspalt des Permanentmagnetsystems zur Erzeugung der belastungsabhängigen Gegenkraft, mit einem Ubersetzungshebel, an dessen längerem Hebelarm die Spule befestigt ist und an dessen kürzerem Hebelarm die vom Lastaufnehmer übertragene Gewichtskraft direkt oder durch weitere Hebel untersetzt angreift, mit einem Lagensensor, der die Lage des Übersetzungshebels erfasst und in der Nähe der Spule angeordnet ist, und mit einem Regelverstärker zur Regelung des Stromes durch die Spule.The invention relates to a weighing system based on the principle of electromagnetic force compensation with a permanent magnet system, which has an air gap and a shielding cover, with a coil in the air gap of the permanent magnet system for generating the load-dependent counterforce, with a transmission lever, to the longer lever arm of which the coil is attached and on the shorter lever arm the weight force transmitted by the load receiver acts directly or stepped down by further levers, with a position sensor which detects the position of the transmission lever and is arranged in the vicinity of the coil, and with a control amplifier for regulating the current through the coil.
Wägesysteme dieser Art sind z. B. aus der DE 3743 073 AI bekannt.Weighing systems of this type are e.g. B. from DE 3743 073 AI known.
Weisen diese Wägesysteme am Lastaufnehmer hohe Totlasten auf - wie z. B. schwere Waagschalen oder Rollenbahnen, die ggf. auch noch Motoren zum Antrieb der Rollen aufweisen - , so müssen diese Totlasten entweder durch zusätzlichen Strom in der Spule kompensiert werden, was jedoch zu zusätzlicher Wärmeentwicklung führt, oder es werden Gegengewichte am Ubersetzungshebel befestigt. Ein Wägesystem mit einem Gegengewicht ist z. B. aus der DE 198 04 439 Cl bekannt. Dort ist der Ubersetzungshebel über die Befestigungsstelle der Spule hinaus verlängert und trägt am Hebelende das Gegengewicht. Diese Lösung ist jedoch nur für langsame Wägungen geeignet; bei schnellen Wägungen stören Eigenschwingungen des Übersetzungshebels, die an der Hebellagerung und am Gegengewicht Schwingungsknoten haben. Diese Schwingungen werden durch die bei schnellen Wägungen sich schnell ändernden Kräfte der Spule angeregt und klingen erst allmählich ab, sodass die Zeit bis zum Erreichen eines stabilen Wägeergebnisses relativ lang ist.Do these weighing systems on the load receiver have high dead loads - e.g. B. heavy scales or roller conveyors, which may also have motors for driving the rollers - these dead loads must either be compensated for by additional current in the coil, but this leads to additional heat development, or there are counterweights on the transmission lever attached. A weighing system with a counterweight is e.g. B. known from DE 198 04 439 Cl. There the transmission lever is extended beyond the fastening point of the coil and carries the counterweight at the end of the lever. However, this solution is only suitable for slow weighing; during fast weighing disturb the natural vibrations of the transmission lever, which have vibration nodes on the lever bearing and on the counterweight. These vibrations are excited by the forces of the coil, which change rapidly during fast weighing, and only gradually subside, so that the time to reach a stable weighing result is relatively long.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Wägesystem der eingangs genannten Art anzugeben, das auch bei Totlasten eine schnelle Ermittlung des Wägeergebnisses erlaubt.It is therefore the object of the invention to provide a weighing system of the type mentioned at the outset, which allows a rapid determination of the weighing result even with dead loads.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass mindestens eine vertikale Stütze in der Nähe der Spule und des Lagensensors mit dem Ubersetzungshebel verbunden ist, die durch mindestens einen Durchbruch im Abschirmdeckel hindurchragt, und dass an dieser Stütze bzw. diesen Stützen dicht oberhalb des Abschirmdeckels ein Gegengewicht angeordnet ist.This is achieved according to the invention in that at least one vertical support is connected to the transmission lever in the vicinity of the coil and the position sensor, which projects through at least one opening in the shielding cover, and in that a counterweight is arranged on this support or these supports just above the shielding cover is.
Durch diese Anordnung des Gegengewichtes oberhalb der Spule und des Lagensensors liegt der durch die relativ große Masse des Gegengewichtes erzeugte Schwingungsknoten am Ort der Spule, sodass wechselnde Spulenkräfte nicht schwingungsanregend wirken können. Außerdem liegt auch der Lagensensor zumindest näherungsweise in diesem Schwingungsknoten, sodass eventuelle geringe Schwingungsamplituden, die durch andere Ursachen angeregt werden, sich nicht auf den Lagensensor und damit nicht auf den Regelkreis und nicht auf die Ermittlung des Wägeergebnisses auswirken. - Durch die vertikale(n) Stütze(n) ist eine in vertikaler Richtung sehr steife Kopplung des Gegengewichtes an den Ubersetzungshebel, die Spule und den Lagensensor realisiert, sodass dadurch keine zusätzlichen niederfrequenten Schwingungen entstehen können. - Durch die Anordnung des Gegengewichtes oberhalb des Abschirmdeckels ist das Gegengewicht gut zugänglich und kann in einer vorteilhaften Weiterbildung lösbar befestigt sein und gegebenenfalls auch in mehrere Teilgegengewichte aufgeteilt sein. Dadurch ist eine leichte Anpassung an verschiedene Totlasten möglich. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der schematischen Figuren beschrieben. Dabei zeigt:This arrangement of the counterweight above the coil and the position sensor means that the vibration node generated by the relatively large mass of the counterweight lies at the location of the coil, so that changing coil forces cannot have a vibration-stimulating effect. In addition, the position sensor also lies at least approximately in this vibration node, so that any small vibration amplitudes that are excited by other causes do not have any effect on the position sensor and thus not on the control circuit and not on the determination of the weighing result. - The vertical support (s) enables the counterweight to be coupled very stiffly in the vertical direction to the transmission lever, the spool and the position sensor, so that no additional low-frequency vibrations can occur. - The arrangement of the counterweight above the shielding cover makes the counterweight easily accessible and, in an advantageous further development, it can be detachably fastened and, if necessary, also divided into several partial counterweights. This allows easy adaptation to different dead loads. The invention is described below with reference to the schematic figures. It shows:
Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausgestaltung des Wägesystems, Figur 2 eine Seitenansicht einer zweiten Ausgestaltung des Wägesystems (teilweise geschnitten), Figur 3 die für die Erfindung wesentlichen Teile des Wägesystems vergrößert im Schnitt und Figur 4 eine Variante zu Figur 3.1 shows a longitudinal section through a first embodiment of the weighing system, FIG. 2 shows a side view of a second embodiment of the weighing system (partially cut), FIG. 3 shows the parts of the weighing system that are essential to the invention in section, and FIG. 4 shows a variant of FIG. 3.
Das Wägesystem in Figur 1 besteht aus einem gehäusefesten Systemträger 1, an dem über zwei Lenker 4 und 5 mit den Gelenkstellen 6 ein Lastaufnehmer 2 in senkrechter Richtung beweglich befestigt ist. Der Lastaufnehmer 2 trägt in seinem oberen Teil die Lastschale 3 zur Aufnahme des Wägegutes und überträgt die der Masse des Wägegutes entsprechende Gewichtskraft über ein Koppelelement 11 auf den kürzeren Hebelarm des Übersetzungshebels 7. Der Ubersetzungshebel 7 ist durch Federgelenke 8 am Systemträger 1 gelagert. Am längeren Hebelarm des Übersetzungshebels 7 ist eine Spule 13 befestigt. Die Spule 13 befindet sich im Luftspalt eines Permanentmagnetsystems 14 und erzeugt die belastungsabhängige Gegenkraft. Die Größe des Stromes durch die Spule 13 wird dabei in bekannter Weise durch den optischen Lagensensor 20, 21, 22 und den Regelverstärker 16 so geregelt, dass Gleichgewicht zwischen dem Gewicht des Wägegutes und der elektromagnetisch erzeugten Gegenkraft herrscht. Der elektrische Anschluss zur Spule 13 ist dabei in Figur 1 nur schematisch angedeutet. Der Strom durch die Spule 13 erzeugt am Messwiderstand 15 eine Messspannung, die einem Analog/Digital-Wandler 17 zugeführt wird. Das digitalisierte Ergebnis wird von einer digitalen Signalverarbeitungseinheit 18 übernommen und in der Anzeige 19 digital angezeigt.The weighing system in FIG. 1 consists of a system carrier 1 fixed to the housing, to which a load receiver 2 is fastened in a vertical direction by means of two links 4 and 5 with the articulation points 6. The load receiver 2 carries in its upper part the load tray 3 for receiving the goods to be weighed and transmits the weight corresponding to the mass of the goods to be weighed via a coupling element 11 to the shorter lever arm of the transmission lever 7. The transmission lever 7 is supported on the system carrier 1 by spring joints 8. A coil 13 is attached to the longer lever arm of the transmission lever 7. The coil 13 is located in the air gap of a permanent magnet system 14 and generates the load-dependent counterforce. The magnitude of the current through the coil 13 is regulated in a known manner by the optical position sensor 20, 21, 22 and the control amplifier 16 in such a way that there is a balance between the weight of the goods to be weighed and the electromagnetically generated counterforce. The electrical connection to the coil 13 is only indicated schematically in FIG. 1. The current through the coil 13 generates a measuring voltage at the measuring resistor 15, which is fed to an analog / digital converter 17. The digitized result is taken over by a digital signal processing unit 18 and displayed digitally in the display 19.
Der optische Lagensensor besteht aus einem Strahlungssender 20, dessen Stromversorgung der Übersichtlichkeit halber weggelassen wurde, dem Strahlungsempfänger 22, dessen Verbindung 23 zum Regelverstärker 16 nur angedeutet ist, und der Schlitzblende 21. Der Strahlungssender 20 und der Strahlungsempfänger 22 sind am Abschirmdeckel 12 des Permanentmagnetsystems 14 befestigt. Die Schlitzblende 21 ist am Ubersetzungshebel 7 befestigt. Die Schlitzblende 21 befindet sich dabei etwa in der Achse der Spule 13 auf der gegenüberliegenden Seite des Übersetzungshebels 7. - Die im Vorstehenden beschriebenen Teile des Lagensensors sind im Zusammenwirken mit dem Regelverstärker und der Spule für Wägesysteme nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation allgemein bekannt, sodass auf eine detaillierte Erläuterung verzichtet werden kann.The optical position sensor consists of a radiation transmitter 20, the power supply of which has been omitted for the sake of clarity, the radiation receiver 22, the connection 23 of which to the control amplifier 16 is only indicated, and the slit diaphragm 21. The radiation transmitter 20 and the radiation receiver 22 are on the shielding cover 12 of the permanent magnet system 14 attached. The slit diaphragm 21 is attached to the transmission lever 7. The slit diaphragm 21 is located approximately in the Axis of the coil 13 on the opposite side of the transmission lever 7. - The parts of the position sensor described above are generally known in cooperation with the control amplifier and the coil for weighing systems according to the principle of electromagnetic force compensation, so that a detailed explanation can be omitted.
Das erfindungsgemäße Wägesystem weist nun zusätzlich zwei vertikale Stützen 25 auf, die am längeren Hebelarm des Übersetzungshebels 7 befestigt sind und nach oben hin durch zwei Durchbrüche 27 im Abschirmdeckei 12 hindurchragen. Am oberen Ende der Stützen 25 ist dann ein Gegengewicht 26 befestigt. Die Masse dieses Gegengewichtes ist dabei im allgemeinen so bemessen, dass Gegengewicht 26 und Spule 13 der Waagschale 3 (einschließlich der an ihr befestigten Aufbauten) und dem Lastaufnehmer 2 mechanisch etwa das Gleichgewicht halten, sodass ohne Last der Strom durch die Spule 13 null oder nahe null ist.The weighing system according to the invention now additionally has two vertical supports 25 which are fastened to the longer lever arm of the transmission lever 7 and project upwards through two openings 27 in the screening cover 12. A counterweight 26 is then attached to the upper end of the supports 25. The mass of this counterweight is generally dimensioned such that the counterweight 26 and the coil 13 of the weighing pan 3 (including the structures attached to it) and the load receiver 2 mechanically maintain the equilibrium, so that the current through the coil 13 is zero or close without load is zero.
Durch diese Anordnung des Gegengewichtes mit seinem Schwerpunkt etwa in der Achse der Spule 13 und direkt oberhalb des Abschirmdeckels 12 bilden Spule, Lagensensor und Gegengewicht eine kompakte und sehr stabile Einheit und erzeugen gemeinsam einen Schwingungsknoten. Die Anregung von Störschwingungen im dynamischen Wägebetrieb und die Auswirkungen von Störschwingungen werden dadurch minimiert.Through this arrangement of the counterweight with its center of gravity approximately in the axis of the coil 13 and directly above the shielding cover 12, the coil, position sensor and counterweight form a compact and very stable unit and together produce an oscillation node. This minimizes the excitation of spurious vibrations in dynamic weighing operation and the effects of spurious vibrations.
Die Benutzung von zwei Stützen 25 zur Befestigung des Gegengewichtes 26 hat den Vorteil, dass die Biegesteifigkeit des Übersetzungshebels 7 im hinteren Bereich durch die Biegesteifigkeit des Gegengewichtes erhöht wird. Dadurch verschieben sich die Eigenfrequenzen des Übersetzungshebels zu höheren Frequenzen hin, wodurch das dynamische Verhalten des Wägesystems zusätzlich verbessert wird.The use of two supports 25 for fastening the counterweight 26 has the advantage that the bending stiffness of the transmission lever 7 in the rear area is increased by the bending stiffness of the counterweight. This shifts the natural frequencies of the transmission lever towards higher frequencies, which also improves the dynamic behavior of the weighing system.
Das Gegengewicht 26 hat vorteilhafterweise die Form einer flachen Scheibe. Damit passt es sich der Form des Abschirmdeckels 12 an und der zusätzliche Platzbedarf ist gering. Außerdem ist dadurch der Wärmekontakt zum Abschirmdeckel und zum Permanentmagnetsystem relativ gut, sodass Temperaturdifferenzen weitgehend vermieden werden. - Das Material des Gegengewichtes 26 sollte vorteilhafterweise unmagnetisch sein, damit das trotz des Abschirmdeckels noch vorhandene geringe Restmagnetfeld keine Kräfte auf das Gegengewicht ausübt. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird als Material des Gegengewichtes und auch der Stützen 25 das gleiche Material gewählt, aus dem auch der Ubersetzungshebel 7 hergestellt ist. Dadurch werden Verspannungen bei wechselnden Umgebungstemperaturen vermieden.The counterweight 26 advantageously has the shape of a flat disc. It adapts to the shape of the shielding cover 12 and the additional space requirement is small. In addition, the thermal contact to the shielding cover and the permanent magnet system is relatively good, so that temperature differences are largely avoided. - The material of the counterweight 26 should advantageously be non-magnetic, so that the small residual magnetic field still present despite the shielding cover does not exert any forces on the counterweight. In a particularly advantageous embodiment, the material of the counterweight and also the supports 25 selected the same material from which the transmission lever 7 is made. This avoids tension at changing ambient temperatures.
In Figur 2 ist eine zweite Ausgestaltung des Wägesystems in Seitenansicht gezeigt, wobei der Bereich des Permanentmagnetsystems geschnitten gezeichnet ist. Man erkennt einen Lastaufnehmer 52, der über einen oberen Lenker 54 und einen unteren Lenker 55 in Form einer Parallelführung mit einem gehäusefesten Bereich 51 verbunden ist. Die Gelenkstellen der Lenker sind mit 56 bezeichnet. Am Lastaufnehmer 52 ist ein Förderband 53 befestigt, wobei die Art der Befestigung nur ganz schematisch angedeutet ist. Die Gewichtskraft des Wägegutes wird von einem Vorsprung 80 des Lastaufnehmers 52 über ein vertikales Kraftübertragungselement 61 auf einen Hebel 82 übertragen. Der Hebel 82 ist mit einer Dünnstelle 81 an einem Vorsprung 84 des gehäusefesten Bereiches 51 gelagert. Der Hebel 82 ist ein Winkelhebel. Er überträgt die reduzierte und umgelenkte, etwa waagerechte Kraft über eine Dünnstelle 83 auf einen Ubersetzungshebel 57, der über eine Dünnstelle 58, eine Stelze 60 und eine weitere Dünnstelle 59 an einem Vorsprung 85 des gehäusefesten Bereiches 51 gelagert ist. Der Ubersetzungshebel 57 ist ebenfalls ein Winkelhebel. An seinem längeren Hebelarm ist die Spule 63 für die elektromagnetische Kraftkompensation befestigt. - Der geometrische Aufbau dieses monolithisch hergestellten Wägesystems ist aus der DE 195 40 782 Cl bekannt, sodass hier Einzelheiten nicht erläutert werden müssen.A second embodiment of the weighing system is shown in side view in FIG. 2, the area of the permanent magnet system being shown in section. A load receiver 52 can be seen, which is connected to an area 51 fixed to the housing via an upper link 54 and a lower link 55 in the form of a parallel guide. The articulation points of the handlebars are denoted by 56. A conveyor belt 53 is attached to the load receiver 52, the type of attachment being indicated only very schematically. The weight of the goods to be weighed is transmitted from a projection 80 of the load receiver 52 to a lever 82 via a vertical force transmission element 61. The lever 82 is mounted with a thin point 81 on a projection 84 of the area 51 fixed to the housing. The lever 82 is an angle lever. It transmits the reduced and redirected, approximately horizontal force via a thin point 83 to a transmission lever 57, which is supported by a thin point 58, a stilt 60 and a further thin point 59 on a projection 85 of the area 51 fixed to the housing. The translation lever 57 is also an angle lever. The coil 63 for electromagnetic force compensation is attached to its longer lever arm. - The geometric structure of this monolithically manufactured weighing system is known from DE 195 40 782 Cl, so that details need not be explained here.
Das Magnetsystem 64 weist wieder einen Abschirmdeckel 62 auf, der an seiner Unterseite die nur angedeutete Leuchtdiode 70 und die Fotodioden 72 des Lagensensors trägt. Die am Ubersetzungshebel 57 befestigte Schlitzblende 71 ist ebenfalls nur angedeutet. Am längeren Hebelarm des Übersetzungshebels 57 ist eine vertikale Stütze 75 befestigt, die durch einen Durchbruch 77 im Abschirmdeckel hindurchragt und das Gegengewicht 76 trägt. Die Stütze 75 ist dabei plattenför ig ausgebildet, um eine genügend steife Koppelung des Gegengewichtes an den Ubersetzungshebel zu erzielen - vor allem gegenüber vertikalen dynamischen Kräften. Außerdem erstreckt sich die Stütze so weit wie möglich bis an den Schwerpunkt des Gegengewichtes bzw. bis an die Achse der Spule 63 bzw. bis an den Lagensensor 70/71/72 heran (Schwerpunkt des Gegengewichtes, Spulenachse und Lagensensor liegen ja zumindest näherungsweise auf einer vertikalen Linie).The magnet system 64 again has a shielding cover 62, which carries on its underside the only indicated light-emitting diode 70 and the photodiodes 72 of the position sensor. The slit diaphragm 71 attached to the transmission lever 57 is also only hinted at. A vertical support 75 is attached to the longer lever arm of the transmission lever 57 and protrudes through an opening 77 in the shielding cover and carries the counterweight 76. The support 75 is plate-shaped to achieve a sufficiently rigid coupling of the counterweight to the transmission lever - especially against vertical dynamic forces. In addition, the support extends as far as possible to the center of gravity of the counterweight or to the axis of the coil 63 or to the position sensor 70/71/72 (center of gravity of the Counterweight, coil axis and position sensor are at least approximately on a vertical line).
In den Figuren 1 und 2 sind konstruktive Einzelheiten, z. B. bezüglich der Verbindungen, der Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet. Diese Einzelheiten erkennt man in Figur 3, die die für die Erfindung wesentlichen Teile des Wägesystems am Beispiel der Ausgestaltung mit zwei Stützen in vergrößertem Maßstab zeigt. Man erkennt das Permanentmagnetsystem 94 und die Spule 93, die durch Schrauben 98 am Ubersetzungshebel 97 festgeschraubt ist. Die Stützen 95 weisen an ihrem unteren Ende eine Schulter und einen Gewindezapfen 99 auf, mit dem sie in eine Gewindebohrung im Ubersetzungshebel 97 eingeschraubt sind. Am oberen Ende weisen die Stützen 95 ein vertikales Sackloch mit Innengewinde auf. Das Gegengewicht 96 ist dann durch Schrauben 90 an den Stützen festgeschraubt. Das Permanentmagnetsystem 94 weist an seinem äußeren oberen Rand einen umlaufenden Kragen 104 auf, an dessen Oberseite der Abschirmdeckel 92 befestigt ist. Der Kragen 104 weist dabei Durchbrüche für den Durchtritt des Übersetzungshebels 97 auf. In entsprechender Weise weist der Abschirmdeckel 92 Durchbrüche 91 zum berührungsfreien Durchtritt der Stützen 95 auf. Vom Lagensensor erkennt man nur den Befestigungsblock 105 für die Leuchtdiode 1O0 und die Schlitzblende 101. Der Befestigungsblock 105 ist am umlaufenden Kragen 104 befestigt, die Schlitzblende 101 am Ubersetzungshebel 97.In Figures 1 and 2, structural details, for. B. with regard to the connections, not shown for the sake of clarity. These details can be seen in FIG. 3, which shows the parts of the weighing system that are essential to the invention using the example of the configuration with two supports on an enlarged scale. One recognizes the permanent magnet system 94 and the coil 93, which is screwed onto the transmission lever 97 by screws 98. The supports 95 have at their lower end a shoulder and a threaded pin 99 with which they are screwed into a threaded hole in the transmission lever 97. At the upper end, the supports 95 have a vertical blind hole with an internal thread. The counterweight 96 is then screwed onto the supports by screws 90. The permanent magnet system 94 has a circumferential collar 104 on its outer upper edge, to the top of which the shielding cover 92 is fastened. The collar 104 has openings for the passage of the transmission lever 97. In a corresponding manner, the shielding cover 92 has openings 91 for the contact-free passage of the supports 95. From the position sensor, one can only see the fastening block 105 for the light-emitting diode 10O and the slit diaphragm 101. The fastening block 105 is fastened to the circumferential collar 104, the slit diaphragm 101 to the transmission lever 97.
Da das Gegengewicht 96 durch die Schrauben 90 lösbar mit den Stützen 95 verbunden ist, kann es leicht ausgetauscht werden und an verschieden große Vorlasten am Lastaufnehmer des Wägesystems angepasst werden.Since the counterweight 96 is detachably connected to the supports 95 by means of the screws 90, it can be easily replaced and adapted to different preloads on the load receiver of the weighing system.
Eine andere Möglichkeit der Anpassung der Größe des Gegengewichtes ist in Figur 4 gezeigt. Gleiche Teile wie in der entsprechenden Figur 3 sind mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und werden nicht noch mal erläutert. In dieser Ausgestaltung gemäß Figur 4 ist das Gegengewicht 106 in mehrere Teilgegengewichte 106', 106" und 106'" unterteilt: Das erste, unterste Teilgegengewicht 106' ist mit den Schrauben 110 direkt auf die Stützen 95 aufgeschraubt. Die weiteren Teilgegengewichte 106" und 106'" sind dann mittels der mittigen Schraube 111 mit dem ersten Teilgegengewicht 106' verbunden. — Diese Aufteilung in Teilgegengewichte hat einmal den Vorteil der größeren Flexibilität: Z. B. kann mit drei weiteren Teilgegengewichten in der Stufung 1:2:4 ein Bereich von eins bis sieben in Einer-Stufung abgedeckt werden. Oder es kann mit einer Sorte Teilgegengewichten ein größerer Bereich abgedeckt werden, indem verschieden viele weitere Teilgegengewichte angeschraubt werden (wie in Figur 4 gezeigt). Zum anderen erzielt man den Vorteil, dass nur das erste Teilgegengewicht 106' aus dem gleichen Material sein muss wie der Ubersetzungshebel 97, um Bimetall-Effekte zu vermeiden. Die weiteren Teilgegengewichte können z. B. aus einem Material höherer Dichte sein, um Platz zu sparen. Durch die Ein-Punkt-Befestigung wirkt sich die Wärmeausdehnung der weiteren Teilgegengewichte nicht auf das Wägesystem aus. Und auch in der geometrischen Gestaltung der weiteren Teilgegengewichte ist man sehr viel freier und kann bei beengten Platzverhältnissen oberhalb des Permanentmagnetsystems z. B. ein breites, hanteiförmiges weiteres Teilgegengewicht benutzen oder ein breites U-förmiges und kann dadurch auch die Höhenlage des Schwerpunktes des Gegengewichtes an die Notwendigkeiten anpassen.Another possibility of adapting the size of the counterweight is shown in FIG. 4. The same parts as in the corresponding FIG. 3 are designated with the same reference numbers and will not be explained again. In this embodiment according to FIG. 4, the counterweight 106 is subdivided into several partial counterweights 106 ', 106 "and 106'": The first, lowest partial counterweight 106 'is screwed directly onto the supports 95 with the screws 110. The further partial counterweights 106 "and 106 '" are then connected to the first partial counterweight 106' by means of the central screw 111. - This division into partial counterweights has the advantage of greater flexibility: For example, with three further partial counterweights in the grading 1: 2: 4 a range from one to seven are covered in one gradation. Or a larger area can be covered with one type of partial counterweights by screwing on different numbers of other partial counterweights (as shown in FIG. 4). On the other hand, the advantage is achieved that only the first partial counterweight 106 'has to be made of the same material as the transmission lever 97 in order to avoid bimetallic effects. The other partial counterweights can, for. B. be made of a higher density material to save space. Due to the one-point fastening, the thermal expansion of the other partial counterweights does not affect the weighing system. And also in the geometric design of the other partial counterweights, one is very much freer and can, for example, in confined spaces above the permanent magnet system. B. use a wide, dumbbell-shaped part counterweight or a wide U-shaped and can thereby adjust the height of the center of gravity of the counterweight to the needs.
Die in Figur 3 gezeigten konstruktiven Details und die in Figur 4 gezeigte Aufteilung des Gegengewichtes in Teilgegengewichten können selbstverständlich auch für die Ausgestaltung mit einer Stütze gemäß Figur 2 sinngemäß übernommen werden.The structural details shown in FIG. 3 and the division of the counterweight into partial counterweights shown in FIG. 4 can of course also be taken over analogously for the configuration with a support according to FIG.
Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Lösung auch in Wägesystemen mit anderen Hebelwerken eingesetzt werden, beispielsweise in den aus der DE 199 23 208 Cl bekannten Wägesystemen mit zwei weiteren Hebeln. Of course, the solution according to the invention can also be used in weighing systems with other lever mechanisms, for example in the weighing systems known from DE 199 23 208 Cl with two further levers.

Claims

Ansprüche: Expectations:
1. Wägesystem nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation - mit einem Permanentmagnetsystem (14, 64, 94), das einen Luftspalt und einen Abschirmdeckel (12, 62, 92) aufweist, - mit einer Spule (13, 63, 93) im Luftspalt des Permanentmagnetsystems zur Erzeugung der belastungsabhängigen Gegenkraft, - mit einem Lastaufnehmer (2, 52), - mit einem Ubersetzungshebel (7, 57, 97), an dessen längerem Hebelarm die Spule befestigt ist und an dessen kürzerem Hebelarm die vom Lastaufnehmer übertragene Gewichtskraft direkt oder durch weitere Hebel untersetzt angreift, - mit einem Lagensensor (20, 21, 22; 70, 71, 72), der die Lage des Übersetzungshebels erfasst und in der Nähe der Spule angeordnet ist, - und mit einem Regeiverstärker (16) zur Regelung des Stromes durch die Spule, dadurch gekennzeichnet, - dass mindestens eine vertikale Stütze (25, 75, 95) in der Nähe der Spule (13, 63, 93) und des Lagensensors (20, 21, 22; 70, 71, 72) mit dem Ubersetzungshebel (7, 57, 97) verbunden ist, die durch mindestens einen Durchbruch (27, 77, 91) im Abschirmdeckel (12, 62, 92) hindurchragt, - und dass an dieser Stütze bzw. diesen Stützen dicht oberhalb des Abschirmdeckels ein Gegengewicht (26, 76, 96, 106) angeordnet ist.1. Weighing system based on the principle of electromagnetic force compensation - with a permanent magnet system (14, 64, 94) that has an air gap and a shielding cover (12, 62, 92), - with a coil (13, 63, 93) in the air gap of the Permanent magnet system for generating the load-dependent counterforce, - with a load receiver (2, 52), - with a transmission lever (7, 57, 97), on the longer lever arm of which the coil is attached and on the shorter lever arm of the weight force transmitted by the load receiver directly or through other levers step down attacks - with a position sensor (20, 21, 22; 70, 71, 72), which detects the position of the transmission lever and is located in the vicinity of the coil, - and with a regulator amplifier (16) for regulating the current by the coil, characterized in that - at least one vertical support (25, 75, 95) in the vicinity of the coil (13, 63, 93) and the position sensor (20, 21, 22; 70, 71, 72) with the Gear lever (7, 57, 97) verbu that protrudes through at least one opening (27, 77, 91) in the shielding cover (12, 62, 92) - and that a counterweight (26, 76, 96, 106 ) is arranged.
2. Wägesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Stützen am Ubersetzungshebel (7, 57, 97) befestigt sind, die durch zwei Durchbrüche (27, 77, 91) im Abschirmdeckel (12, 62, 92) hindurchragen.2. Weighing system according to claim 1, characterized in that two supports are attached to the transmission lever (7, 57, 97), which protrude through two openings (27, 77, 91) in the shielding cover (12, 62, 92).
3. Wägesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegengewicht (26, 76, 96, 106) durch Schrauben lösbar mit der Stütze bzw. den Stützen (25, 75, 95) verbunden ist. 3. Weighing system according to claim 1, characterized in that the counterweight (26, 76, 96, 106) is detachably connected to the support or supports (25, 75, 95) by screws.
4. Wägesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegengewicht (26, 76, 96) die Form einer Scheibe besitzt.4. Weighing system according to claim 1, characterized in that the counterweight (26, 76, 96) has the shape of a disc.
5. Wägesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegengewicht (26, 76, 96, 106) aus einem unmagnetischen Material besteht.5. Weighing system according to claim 1, characterized in that the counterweight (26, 76, 96, 106) consists of a non-magnetic material.
6. Wägesystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegengewicht (26, 76, 96) und die Stütze(n) (25, 75, 95) aus dem gleichen Material bestehen wie der Ubersetzungshebel (7, 57, 97).6. Weighing system according to claim 5, characterized in that the counterweight (26, 76, 96) and the support (s) (25, 75, 95) consist of the same material as the transmission lever (7, 57, 97).
7. Wägesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwerpunkt des Gegengewichtes (26, 76, 96, 106) etwa in der Achse der Spule (13, 63, 93) Hegt.7. Weighing system according to claim 1, characterized in that the center of gravity of the counterweight (26, 76, 96, 106) lies approximately in the axis of the coil (13, 63, 93).
8. Wägesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegengewicht (106) in mehrere Teilgegengewichte (106% 106", 106'") unterteilt ist.8. Weighing system according to claim 1, characterized in that the counterweight (106) is divided into several partial counterweights (106% 106 ", 106 '").
9. Wägesystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das direkt mit der/den Stütze(n) (25. 75, 95) verbundene erste Teilgegengewicht (106') und die Stütze(n) (25, 75, 95) aus dem gleichen Material bestehen wie der Ubersetzungshebel (7, 57, 97).9. Weighing system according to claim 8, characterized in that the first partial counterweight (106 ') connected directly to the support (s) (25, 75, 95) and the support (s) (25, 75, 95) from the same material as the transmission lever (7, 57, 97).
10. Wägesystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Teilgegengewichte (106", 106'") nur an einem Punkt mit dem ersten Teilgegengewicht (106') verbunden sind. 10. Weighing system according to claim 9, characterized in that the further partial counterweights (106 ", 106 '") are connected to the first partial counterweight (106') only at one point.
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